Семантический разбор exe-файла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

На тему

Семантический разбор exe-файла

Предисловие

Профессия программиста удивительна и уникальна. В наше время науку и жизнь невозможно представить без новейших технологии. Все что связано с деятельностью человека не обходится без вычислительной техники. А это способствует ее высокому развитию и совершенству. Пусть развитие персональных компьютеров началось не так давно, но в течение этого времени были сделаны колоссальные шаги по программным продуктам и еще долгое время эти продукты будут широко использоваться. Область связанных с компьютерами знании претерпела взрыв, как и соответствующая технология. Если не брать в рассмотрение коммерческую сторону, то можно сказать, что чужих людей в этой области профессиональной деятельности нет. Многие занимаются разработкой программ не ради выгоды или заработка, а по собственной воле, по увлечению. Конечно это не должно сказаться на качестве программы, и в этом деле так сказать «бизнесе» есть конкуренция и спрос на качество исполнения, на стабильной работе и отвечающий всем требованиям современности. Здесь так же стоит отметить появление микропроцессоров в 60-х годах, которые пришли на замену большого количества набора ламп. Есть некоторые разновидности микропроцессоров которые сильно отличаются друг от друга. Эти микропроцессоры отличны друг от друга разрядностью и встроенными системными командами. Самые распространенные такие как: Intel, IBM, Celeron, AMD и т.д. Все эти процессоры имеют отношение к развитой архитектуре процессоров фирмы Intel. Распространение микрокомпьютеров послужило причиной пересмотра отношения к языку ассемблера по двум основным причинам. Во-первых, программы, написанные на языке ассемблера, требуют значительно меньше памяти и времени выполнения. Во-вторых, знание языка ассемблера и результирующего машинного кода дает понимание архитектуры машины, что вряд ли обеспечивается при работе на языке высокого уровня. Хотя большинство специалистов в области программного обеспечения ведут разработки на языках высокого уровня, таких как Паскаль, С или Delphi, что проще при написании программ, наиболее мощное и эффективное программное обеспечение полностью или частично написано на языке ассемблера. Языки высокого уровня были разработаны для того, чтобы избежать специальной технической особенности конкретных компьютеров. А язык ассемблера, в свою очередь, разработан для конкретной специфики процессора. Следовательно, для того, чтобы написать программу на языке ассемблера для конкретного компьютера, следует знать его архитектуру. В настоящие дни видом основного программного продукта является EXE-файл. Учитывая положительные стороны этого, автор программы может быть уверен в ее неприкосновенности. Но зачастую порой это далеко не так. Существует так же и дисассемблер. С помощью дисассемблера можно узнать прерывания и коды программы. Человеку, хорошо разбирающегося в ассемблере не сложно будет переделать всю программу на свой вкус. Возможно отсюда появляется самая неразрешимая проблема - вирус. Зачем же люди пишут вирус ? Некоторые задают этот вопрос с удивлением, некоторые с злостью, но тем не менее продолжают существовать люди которые интересуются этой задачей не с точки зрения нанесения какого-то вреда, а как интереса к системному программированию. Пишут Вирусы по разным причинам. Одним нравится системные вызовы, другим совершенствовать свои знания в ассемблера. Обо всем этом я постараюсь изложить в своей курсовой работе. Так же в нем сказано не только про структуру EXE-файла но и про язык ассемблера.

1. Язык Ассемблера

Интересно проследить, начиная со времени появления первых компьютеров и заканчивая сегодняшним днем, за трансформациями представлений о языке ассемблера у программистов.

Когда-то ассемблер был языком, без знания которого нельзя было заставить компьютер сделать что-либо полезное. Постепенно ситуация менялась. Появлялись более удобные средства общения с компьютером. Но, в отличие от других языков, ассемблер не умирал, более того он не мог сделать этого в принципе. Почему? В поисках ответа попытаемся понять, что такое язык ассемблера вообще.

Если коротко, то язык ассемблера -- это символическое представление машинного языка. Все процессы в машине на самом низком, аппаратном уровне приводятся в действие только командами (инструкциями) машинного языка. Отсюда понятно, что, несмотря на общее название, язык ассемблера для каждого типа компьютера свой. Это касается и внешнего вида программ, написанных на ассемблере, и идей, отражением которых этот язык является.

По-настоящему решить проблемы, связанные с аппаратурой (или даже, более того, зависящие от аппаратуры как, к примеру, повышение быстродействия программы), невозможно без знания ассемблера.

Программист или любой другой пользователь может использовать любые высокоуровневые средства, вплоть до программ построения виртуальных миров и, возможно, даже не подозревать, что на самом деле компьютер выполняет не команды языка, на котором написана его программа, а их трансформированное представление в форме скучной и унылой последовательности команд совсем другого языка -- машинного. А теперь представим, что у такого пользователя возникла нестандартная проблема или просто что-то не заладилось. К примеру, его программа должна работать с некоторым необычным устройством или выполнять другие действия, требующие знания принципов работы аппаратуры компьютера. Каким бы умным ни был программист, каким бы хорошим ни был язык, на котором он написал свою чудную программу, без знания ассемблера ему не обойтись. И не случайно практически все компиляторы языков высокого уровня содержат средства связи своих модулей с модулями на ассемблере либо поддерживают выход на ассемблерный уровень программирования.

Конечно, время компьютерных универсалов уже прошло. Как говорится нельзя объять необъятное. Но есть нечто общее, своего рода фундамент, на котором строится любое серьезное компьютерное образование. Это знания о принципах работы компьютера, его архитектуре и языке ассемблера как отражении и воплощении этих знаний.

Типичный современный компьютер (на базе i486 или Pentium) состоит из следующих компонентов (рис. 1).

Рис. 1. Компьютер и периферийные устройства

Рис. 2. Структурная схема персонального компьютера

Из рисунка (рис 1) видно, что компьютер составлен из нескольких физических устройств, каждое из которых подключено к одному блоку, называемому системным. Если рассуждать логически, то ясно, что он играет роль некоторого координирующего устройства. Давайте заглянем внутрь системного блока (не нужно пытаться проникнуть внутрь монитора -- там нет ничего интересного, к тому же это опасно): открываем корпус и видим какие-то платы, блоки, соединительные провода. Чтобы понять их функциональное назначение, посмотрим на структурную схему типичного компьютера (рис. 2). Она не претендует на безусловную точность и имеет целью лишь показать назначение, взаимосвязь и типовой состав элементов современного персонального компьютера.

Обсудим схему на рис. 2 в несколько нетрадиционном стиле.

Человеку свойственно, встречаясь с чем-то новым, искать какие-то ассоциации, которые могут помочь ему познать неизвестное. Какие ассоциации вызывает компьютер? У меня, к примеру, компьютер часто ассоциируется с самим человеком. Почему?

Человек создавая компьютер где то в глубине себя думал что создает что то похожее на себя самого. У компьютера есть органы восприятия информации из внешнего мира -- это клавиатура, мышь, накопители на магнитных дисках. На рис. 2 эти органы расположены справа от системных шин. У компьютера есть органы “переваривающие” полученную информацию -- это центральный процессор и оперативная память. И, наконец, у компьютера есть органы речи, выдающие результаты переработки. Это также некоторые из устройств справа.

Современным компьютерам, конечно, далеко до человека. Их можно сравнить с существами, взаимодействующими с внешним миром на уровне большого, но ограниченного набора безусловных рефлексов.

Этот набор рефлексов образует систему машинных команд. На каком бы высоком уровне вы не общались с компьютером, в конечном итоге все сводится к скучной и однообразной последовательности машинных команд.

Каждая машинная команда является своего рода раздражителем для возбуждения того или иного безусловного рефлекса. Реакция на этот раздражитель всегда однозначная и “зашита” в блоке микрокоманд в виде микропрограммы. Эта микропрограмма и реализует действия по реализации машинной команды, но уже на уровне сигналов, подаваемых на те или иные логические схемы компьютера, тем самым управляя различными подсистемами компьютера. В этом состоит так называемый принцип микропрограммного управления.

Продолжая аналогию с человеком, отметим: для того, чтобы компьютер правильно питался, придумано множество операционных систем, компиляторов сотен языков программирования и т. д. Но все они являются, по сути, лишь блюдом, на котором по определенным правилам доставляется пища (программы) желудку (компьютеру). Только желудок компьютера любит диетическую, однообразную пищу -- подавай ему информацию структурированную, в виде строго организованных последовательностей нулей и единиц, комбинации которых и составляют машинный язык.

Таким образом, внешне являясь полиглотом, компьютер понимает только один язык -- язык машинных команд. Конечно, для общения и работы с компьютером, необязательно знать этот язык, но практически любой профессиональный программист рано или поздно сталкивается с необходимостью его изучения. К счастью, программисту не нужно пытаться постичь значение различных комбинаций двоичных чисел, так как еще в 50-е годы программисты стали использовать для программирования символический аналог машинного языка, который назвали языком ассемблера. Этот язык точно отражает все особенности машинного языка. Именно поэтому, в отличие от языков высокого уровня, язык ассемблера для каждого типа компьютера свой.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что, так как язык ассемблера для компьютера “родной”, то и самая эффективная программа может быть написана только на нем (при условии, что ее пишет квалифицированный программист). Здесь есть одно маленькое “но”: это очень трудоемкий, требующий большого внимания и практического опыта процесс. Поэтому реально на ассемблере пишут в основном программы, которые должны обеспечить эффективную работу с аппаратной частью. Иногда на ассемблере пишутся критичные по времени выполнения или расходованию памяти участки программы. Впоследствии они оформляются в виде подпрограмм и совмещаются с кодом на языке высокого уровня.

К изучению языка ассемблера любого компьютера имеет смысл приступать только после выяснения того, какая часть компьютера оставлена видимой и доступной для программирования на этом языке. Это так называемая программная модель компьютера, частью которой является программная модель микропроцессора, которая содержит 32 регистра в той или иной мере доступных для использования программистом.

Данные регистры можно разделить на две большие группы:

· 16 пользовательских регистров;

· 16 системных регистров.

В программах на языке ассемблера регистры используются очень интенсивно. Большинство регистров имеют определенное функциональное назначение.

Как следует из названия, пользовательскими регистры называются потому, что программист может использовать их при написании своих программ. К этим регистрам относятся (рис. 3):

· восемь 32-битных регистров, которые могут использоваться программистами для хранения данных и адресов (их еще называют регистрами общего назначения (РОН)):

o eax/ax/ah/al;

o ebx/bx/bh/bl;

o edx/dx/dh/dl;

o ecx/cx/ch/cl;

o ebp/bp;

o esi/si;

o edi/di;

o esp/sp.

· шесть регистров сегментов: cs, ds, ss, es, fs, gs;

· регистры состояния и управления:

o регистр флагов eflags/flags;

o регистр указателя команды eip/ip.

Рис. 3. Пользовательские регистры микропроцессоров i486 и Pentium

Почему многие из этих регистров приведены с наклонной разделительной чертой? Нет, это не разные регистры -- это части одного большого 32-разрядного регистра. Их можно использовать в программе как отдельные объекты. Так сделано для обеспечения работоспособности программ, написанных для младших 16-разрядных моделей микропроцессоров фирмы Intel, начиная с i8086. Микропроцессоры i486 и Pentium имеют в основном 32-разрядные регистры. Их количество, за исключением сегментных регистров, такое же, как и у i8086, но размерность больше, что и отражено в их обозначениях -- они имеют приставку e (Extended).

Регистры общего назначения

Все регистры этой группы позволяют обращаться к своим “младшим” частям (см. рис. 3). Рассматривая этот рисунок, заметьте, что использовать для самостоятельной адресации можно только младшие 16 и 8-битные части этих регистров. Старшие 16 бит этих регистров как самостоятельные объекты недоступны. Это сделано, как мы отметили выше, для совместимости с младшими 16-разрядными моделями микропроцессоров фирмы Intel.

Перечислим регистры, относящиеся к группе регистров общего назначения. Так как эти регистры физически находятся в микропроцессоре внутри арифметико-логического устройства (АЛУ), то их еще называют регистрами АЛУ:

eax/ax/ah/al (Accumulator register) -- аккумулятор.

· Применяется для хранения промежуточных данных. В некоторых командах использование этого регистра обязательно;

ebx/bx/bh/bl (Base register) -- базовый регистр.

· Применяется для хранения базового адреса некоторого объекта в памяти;

ecx/cx/ch/cl (Count register) -- регистр-счетчик.

Применяется в командах, производящих некоторые повторяющиеся действия. Его использование зачастую неявно и скрыто в алгоритме работы соответствующей команды.

· К примеру, команда организации цикла loop кроме передачи управления команде, находящейся по некоторому адресу, анализирует и уменьшает на единицу значение регистра ecx/cx;

edx/dx/dh/dl (Data register) -- регистр данных.

· Так же, как и регистр eax/ax/ah/al, он хранит промежуточные данные. В некоторых командах его использование обязательно; для некоторых команд это происходит неявно.

Следующие два регистра используются для поддержки так называемых цепочечных операций, то есть операций, производящих последовательную обработку цепочек элементов, каждый из которых может иметь длину 32, 16 или 8 бит:

esi/si (Source Index register) -- индекс источника.

· Этот регистр в цепочечных операциях содержит текущий адрес элемента в цепочке-источнике;

edi/di (Destination Index register) -- индекс приемника (получателя).

· Этот регистр в цепочечных операциях содержит текущий адрес в цепочке-приемнике.

В архитектуре микропроцессора на программно-аппаратном уровне поддерживается такая структура данных, как стек. Для работы со стеком в системе команд микропроцессора есть специальные команды, а в программной модели микропроцессора для этого существуют специальные регистры:

esp/sp (Stack Pointer register) -- регистр указателя стека.

· Содержит указатель вершины стека в текущем сегменте стека.

ebp/bp (Base Pointer register) -- регистр указателя базы кадра стека.

· Предназначен для организации произвольного доступа к данным внутри стека.

Стек

Стеком называют область программы для временного хранения произвольных данных. Разумеется, данные можно сохранять и в сегменте данных, однако в этом случае для каждого сохраняемого на время данного надо заводить отдельную именованную ячейку памяти, что увеличивает размер программы и количество используемых имен. Удобство стека заключается в том, что его область используется многократно, причем сохранение в стеке данных и выборка их оттуда выполняется с помощью эффективных команд push и pop без указания каких-либо имен.

Стек традиционно используется, например, для сохранения содержимого регистров, используемых программой, перед вызовом подпрограммы, которая, в свою очередь, будет использовать регистры процессора "в своих личных целях". Исходное содержимое регистров изатекается из стека после возврата из подпрограммы. Другой распространенный прием - передача подпрограмме требуемых ею параметров через стек. Подпрограмма, зная, в каком порядке помещены в стек параметры, может забрать их оттуда и использовать при своем выполнении. Отличительной особенностью стека является своеобразный порядок выборки содержащихся в нем данных: в любой момент времени в стеке доступен только верхний элемент, т.е. элемент, загруженный в стек последним. Выгрузка из стека верхнего элемента делает доступным следующий элемент. Элементы стека располагаются в области памяти, отведенной под стек, начиная со дна стека (т.е. с его максимального адреса) по последовательно уменьшающимся адресам. Адрес верхнего, доступного элемента хранится в регистре-указателе стека SP. Как и любая другая область памяти программы, стек должен входить в какой-то сегмент или образовывать отдельный сегмент. В любом случае сегментный адрес этого сегмента помещается в сегментный регистр стека SS. Таким образом, пара регистров SS:SP описывают адрес доступной ячейки стека: в SS хранится сегментный адрес стека, а в SP - смещение последнего сохраненного в стеке данного (рис. 4, а). Обратитим внимание на то, что в исходном состоянии указатель стека SP указывает на ячейку, лежащую под дном стека и не входящую в него.

Рис 4. Организация стека: а - исходное состояние, б - после загрузки одного элемента (в данном примере - содержимого регистра АХ), в - после загрузки второго элемента (содержимого регистра DS), г - после выгрузки одного элемента, д - после выгрузки двух элементов и возврата в исходное состояние.

Загрузка в стек осуществляется специальной командой работы со стеком push (протолкнуть). Эта команда сначала уменьшает на 2 содержимое указателя стека, а затем помещает операнд по адресу в SP. Если, например, мы хотим временно сохранить в стеке содержимое регистра АХ, следует выполнить команду

push АХ

Стек переходит в состояние, показанное на рис. 1.10, б. Видно, что указатель стека смещается на два байта вверх (в сторону меньших адресов) и по этому адресу записывается указанный в команде проталкивания операнд. Следующая команда загрузки в стек, например,

push DS

переведет стек в состояние, показанное на рис. 1.10, в. В стеке будут теперь храниться два элемента, причем доступным будет только верхний, на который указывает указатель стека SP. Если спустя какое-то время нам понадобилось восстановить исходное содержимое сохраненных в стеке регистров, мы должны выполнить команды выгрузки из стека pop (вытолкнуть):

pop DS

pop AX

Какого размера должен быть стек? Это зависит от того, насколько интенсивно он используется в программе. Если, например, планируется хранить в стеке массив объемом 10 000 байт, то стек должен быть не меньше этого размера. При этом надо иметь в виду, что в ряде случаев стек автоматически используется системой, в частности, при выполнении команды прерывания int 21h. По этой команде сначала процессор помещает в стек адрес возврата, а затем DOS отправляет туда же содержимое регистров и другую информацию, относящуюся к прерванной программе. Поэтому, даже если программа совсем не использует стек, он все же должен присутствовать в программе и иметь размер не менее нескольких десятков слов. В нашем первом примере мы отвели под стек 128 слов, что безусловно достаточно.

Структура программы на ассемблере

Программа на ассемблере представляет собой совокупность блоков памяти, называемых сегментами памяти. Программа может состоять из одного или нескольких таких блоков-сегментов. Каждый сегмент содержит совокупность предложений языка, каждое из которых занимает отдельную строку кода программы.

Предложения ассемблера бывают четырех типов:

· команды или инструкции, представляющие собой символические аналоги машинных команд. В процессе трансляции инструкции ассемблера преобразуются в соответствующие команды системы команд микропроцессора;

· макрокоманды -- оформляемые определенным образом предложения текста программы, замещаемые во время трансляции другими предложениями;

· директивы, являющиеся указанием транслятору ассемблера на выполнение некоторых действий. У директив нет аналогов в машинном представлении;

· строки комментариев, содержащие любые символы, в том числе и буквы русского алфавита. Комментарии игнорируются транслятором.

Синтаксис ассемблера

Предложения, составляющие программу, могут представлять собой синтаксическую конструкцию, соответствующую команде, макрокоманде, директиве или комментарию. Для того чтобы транслятор ассемблера мог распознать их, они должны формироваться по определенным синтаксическим правилам. Для этого лучше всего использовать формальное описание синтаксиса языка наподобие правил грамматики. Наиболее распространенные способы подобного описания языка программирования -- синтаксические диаграммы и расширенные формы Бэкуса--Наура. Для практического использования более удобны синтаксические диаграммы. К примеру, синтаксис предложений ассемблера можно описать с помощью синтаксических диаграмм, показанных на следующих рисунках.

Рис. 5. Формат предложения ассемблера

Рис. 6. Формат директив

Рис. 7. Формат команд и макрокоманд

На этих рисунках:

· имя метки -- идентификатор, значением которого является адрес первого байта того предложения исходного текста программы, которое он обозначает;

· имя -- идентификатор, отличающий данную директиву от других одноименных директив. В результате обработки ассемблером определенной директивы этому имени могут быть присвоены определенные характеристики;

· код операции (КОП) и директива -- это мнемонические обозначения соответствующей машинной команды, макрокоманды или директивы транслятора;

· операнды -- части команды, макрокоманды или директивы ассемблера, обозначающие объекты, над которыми производятся действия. Операнды ассемблера описываются выражениями с числовыми и текстовыми константами, метками и идентификаторами переменных с использованием знаков операций и некоторых зарезервированных слов.

Как использовать синтаксические диаграммы? Очень просто: для этого нужно всего лишь найти и затем пройти путь от входа диаграммы (слева) к ее выходу (направо).

Если такой путь существует, то предложение или конструкция синтаксически правильны. Если такого пути нет, значит эту конструкцию компилятор не примет.

При работе с синтаксическими диаграммами обратим внимание на направление обхода, указываемое стрелками, так как среди путей могут быть и такие, по которым можно идти справа налево. По сути, синтаксические диаграммы отражают логику работы транслятора при разборе входных предложений программы.

Допустимыми символами при написании текста программ являются:

1. все латинские буквы: A--Z, a--z. При этом заглавные и строчные буквы считаются эквивалентными;

2. цифры от 0 до 9;

3. знаки ?, @, $, _, &;

4. разделители , . [ ] ( ) < > { } + / * % ! ' " ? \ = # ^.

Предложения ассемблера формируются из лексем, представляющих собой синтаксически неразделимые последовательности допустимых символов языка, имеющие смысл для транслятора.

Лексемами являются:

· идентификаторы -- последовательности допустимых символов, использующиеся для обозначения таких объектов программы, как коды операций, имена переменных и названия меток. Правило записи идентификаторов заключается в следующем: идентификатор может состоять из одного или нескольких символов. В качестве символов можно использовать буквы латинского алфавита, цифры и некоторые специальные знаки -- _, ?, $, @.

· Идентификатор не может начинаться символом цифры. Длина идентификатора может быть до 255 символов, хотя транслятор воспринимает лишь первые 32, а остальные игнорирует. Регулировать длину возможных идентификаторов можно с использованием опции командной строки mv. Кроме этого существует возможность указать транслятору на то, чтобы он различал прописные и строчные буквы либо игнорировал их различие (что и делается по умолчанию).

Команды ассемблера

Команды ассемблера раскрывают возможность передавать компьютеру свои требования, механизм передачи управления в программе (циклы и переходы) для логических сравнений и программной организации. Однако, программируемые задачи редко бывают так просты.

Большинство программ содержат ряд циклов, в которых несколько команд повторяются до достижения определенного требования, и различные проверки, определяющие, какие из нескольких действий следует выполнять.

Некоторые команды могут передавать управление, изменяя нормальную последовательность шагов непосредственной модификацией значения смещения в командном указателе. Как говорилось ранее, существуют различные команды для различных процессоров, мы же будем рассматривать ряд некоторых команд для процессоров 80186, 80286 и 80386.

1. Для описания состояния флагов после выполнения некоторой команды будем использовать выборку из таблицы, отражающей структуру регистра флагов eflags

31	18	17	16	15	14	1312	11	10	09	08	07	06	05	04	03	02	01	00
0	0	VM	RF	0	NT	IOPL	OF	DF	IF	TF	SF	ZF	0	AF	0	PF	1	CF

2. В нижней строке этой таблицы приводятся значения флагов после выполнения команды. При этом используются следующие обозначения:

o 1 -- после выполнения команды флаг устанавливается (равен 1);

o 0 -- после выполнения команды флаг сбрасывается (равен 0);

o r -- значение флага зависит от результата работы команды;

o ? -- после выполнения команды флаг не определен;

o пробел -- после выполнения команды флаг не изменяется;

3. Для представления операндов в синтаксических диаграммах используются следующие обозначения:

o r8, r16, r32 -- операнд в одном из регистров размером байт, слово или двойное слово;

o m8, m16, m32, m48 -- операнд в памяти размером байт, слово, двойное слово или 48 бит;

o i8, i16, i32 -- непосредственный операнд размером байт, слово или двойное слово;

o a8, a16, a32 -- относительный адрес (смещение) в сегменте кода.

Команды (в алфавитном порядке):

*Данные команды описаны подробно.

ADD

(ADDition)

Сложение

Схема команды:	add приемник, источник

Назначение: сложение двух операндов источник и приемник размерностью байт, слово или двойное слово.

Алгоритм работы:

· сложить операнды источник и приемник;

· записать результат сложения в приемник;

· установить флаги.

Состояние флагов после выполнения команды:

11	07	06	04	02	00
OF	SF	ZF	AF	PF	CF
r	r	r	r	r	r

Применение:

Команда add используется для сложения двух целочисленных операндов. Результат сложения помещается по адресу первого операнда. Если результат сложения выходит за границы операнда приемник (возникает переполнение), то учесть эту ситуацию следует путем анализа флага cf и последующего возможного применения команды adc. Например, сложим значения в регистре ax и области памяти ch. При сложении следует учесть возможность переполнения.

Объектный код (три формата):

Регистр плюс регистр или память:

|000000dw|modregr/rm|

Регистр AX (AL) плюс непосредственное значение:

|0000010w|--data--|data, если w=1|

Регистр или память плюс непосредственное значение:

|100000sw|mod000r/m|--data--|data, если BW=01|

CALL

(CALL)

Вызов процедуры или задачи

Схема команды:	call цель

Назначение:

· передача управления близкой или дальней процедуре с запоминанием в стеке адреса точки возврата;

· переключение задач.

Алгоритм работы:

определяется типом операнда:

· метка ближняя -- в стек заносится содержимое указателя команд eip/ip и в этот же регистр загружается новое значение адреса, соответствующее метке;

· метка дальняя -- в стек заносится содержимое указателя команд eip/ip и cs. Затем в эти же регистры загружаются новые значения адресов, соответствующие дальней метке;

· r16, 32 или m16, 32 -- определяют регистр или ячейку памяти, содержащие смещения в текущем сегменте команд, куда передается управление. При передаче управления в стек заносится содержимое указателя команд eip/ip;

· указатель на память -- определяет ячейку памяти, содержащую 4 или 6-байтный указатель на вызываемую процедуру. Структура такого указателя 2+2 или 2+4 байта. Интерпретация такого указателя зависит от режима работы микропроцессора:

При переключении задачи значения флажков изменяются в соответствии с информацией о регистре eflags в сегменте состояния TSS задачи, на которую производится переключение.

Состояние флагов после выполнения команды (кроме переключения задачи):

выполнение команды не влияет на флаги

Применение:

Команда call позволяет организовать гибкую и многовариантную передачу управления на подпрограмму с сохранением адреса точки возврата.

Объектный код (четыре формата):

Прямая адресация в сегменте:

|11101000|disp-low|diep-high|

Косвенная адресация в сегменте:

|11111111|mod010r/m|

Косвенная адресация между сегментами:

|11111111|mod011r/m|

Прямая адресация между сегментами:

|10011010|offset-low|offset-high|seg-low|seg-high|

CMP

(CoMPare operands)

Сравнение операндов

Схема команды:	cmp операнд1,операнд2

Назначение: сравнение двух операндов.

Алгоритм работы:

· выполнить вычитание (операнд1-операнд2);

· в зависимости от результата установить флаги, операнд1 и операнд2 не изменять (то есть результат не запоминать).

Состояние флагов после выполнения команды:

11	07	06	04	02	00
OF	SF	ZF	AF	PF	CF
r	r	r	r	r	r

Применение:

Данная команда используется для сравнения двух операндов методом вычитания, при этом операнды не изменяются. По результатам выполнения команды устанавливаются флаги. Команда cmp применяется с командами условного перехода и командой установки байта по значению setcc.

Объектный код (три формата):

Регистр или память с регистром:

|001110dw|modregr/m|

Непосредственное значение с регистром AX (AL):

|0011110w|--data--|data, если w=1|

Непосредственное значение с регистром или памятью:

|100000sw|mod111r/m|--data--|data, если sw=0|

DEC

(DECrement operand by 1)

Уменьшение операнда на единицу

Схема команды:	dec операнд

Назначение: уменьшение значения операнда в памяти или регистре на 1.

Алгоритм работы: команда вычитает 1 из операнда. Состояние флагов после выполнения команды:

11	07	06	04	02
OF	SF	ZF	AF	PF
r	r	r	r	r

Применение:

Команда dec используется для уменьшения значения байта, слова, двойного слова в памяти или регистре на единицу. При этом заметьте то, что команда не воздействует на флаг cf.

Объектный код (два формата):

Регистр: |01001reg|

Регистр или память: |1111111w|mod001r/m|

DIV

(DIVide unsigned)

Деление беззнаковое

Схема команды:	div делитель

Назначение: выполнение операции деления двух двоичных беззнаковых значений.

Алгоритм работы:

Для команды необходимо задание двух операндов -- делимого и делителя. Делимое задается неявно и размер его зависит от размера делителя, который указывается в команде:

· если делитель размером в байт, то делимое должно быть расположено в регистре ax. После операции частное помещается в al, а остаток -- в ah;

· если делитель размером в слово, то делимое должно быть расположено в паре регистров dx:ax, причем младшая часть делимого находится в ax. После операции частное помещается в ax, а остаток -- в dx;

· если делитель размером в двойное слово, то делимое должно быть расположено в паре регистров edx:eax, причем младшая часть делимого находится в eax. После операции частное помещается в eax, а остаток -- в edx.

Состояние флагов после выполнения команды:

11	07	06	04	02	00
OF	SF	ZF	AF	PF	CF
?	?	?	?	?	?

Применение:

Команда выполняет целочисленное деление операндов с выдачей результата деления в виде частного и остатка от деления. При выполнении операции деления возможно возникновение исключительной ситуации: 0 -- ошибка деления. Эта ситуация возникает в одном из двух случаев: делитель равен 0 или частное слишком велико для его размещения в регистре eax/ax/al.

Объектный код:

|1111011w|mod110r/m|

INT

(INTerrupt)

Вызов подпрограммы обслуживания прерывания

Схема команды:	int номер_прерывания

Назначение: вызов подпрограммы обслуживания прерывания с номером прерывания, заданным операндом команды.

Алгоритм работы:

· записать в стек регистр флагов eflags/flags и адрес возврата. При записи адреса возврата вначале записывается содержимое сегментного регистра cs, затем содержимое указателя команд eip/ip;

· сбросить в ноль флаги if и tf;

· передать управление на программу обработки прерывания с указанным номером. Механизм передачи управления зависит от режима работы микропроцессора.

Состояние флагов после выполнения команды:

09	08
IF	TF
0	0

Применение:

Как видно из синтаксиса, существуют две формы этой команды:

· int 3 -- имеет свой индивидуальный код операции 0cch и занимает один байт. Это обстоятельство делает ее очень удобной для использования в различных программных отладчиках для установки точек прерывания путем подмены первого байта любой команды. Микропроцессор, встречая в последовательности команд команду с кодом операции 0cch, вызывает программу обработки прерывания с номером вектора 3, которая служит для связи с программным отладчиком.

· Вторая форма команды занимает два байта, имеет код операции 0cdh и позволяет инициировать вызов подпрограммы обработки прерывания с номером вектора в диапазоне 0-255. Особенности передачи управления, как было отмечено, зависят от режима работы микропроцессора.

Объектный код (два формата):

Регистр: |01000reg|

Регистр или память: |1111111w|mod000r/m|

JCC

JCXZ/JECXZ

(Jump if condition)

(Jump if CX=Zero/ Jump if ECX=Zero)

Переход, если выполнено условие

Переход, если CX/ECX равен нулю

Схема команды:	jcc метка jcxz метка jecxz метка

Назначение: переход внутри текущего сегмента команд в зависимости от некоторого условия.

Алгоритм работы команд (кроме jcxz/jecxz):

Проверка состояния флагов в зависимости от кода операции (оно отражает проверяемое условие):

· если проверяемое условие истинно, то перейти к ячейке, обозначенной операндом;

· если проверяемое условие ложно, то передать управление следующей команде.

Алгоритм работы команды jcxz/jecxz:

Проверка условия равенства нулю содержимого регистра ecx/cx:

· если проверяемое условие истинно, то есть содержимое ecx/cx равно 0, то перейти к ячейке, обозначенной операндом метка;

· если проверяемое условие ложно, то есть содержимое ecx/cx не равно 0, то передать управление следующей за jcxz/jecxz команде программы.

Состояние флагов после выполнения команды:

11	07	06	05	04	03	02	01	00
OF	SF	ZF	0	AF	0	PF	1	CF
?	?	?		r		?		r

Применение (кроме jcxz/jecxz):

Команды условного перехода удобно применять для проверки различных условий, возникающих в ходе выполнения программы. Как известно, многие команды формируют признаки результатов своей работы в регистре eflags/flags. Это обстоятельство и используется командами условного перехода для работы. Ниже приведены перечень команд условного перехода, анализируемые ими флаги и соответствующие им логические условия перехода.

Команда	Состояние проверяемых флагов	Условие перехода
JA	CF = 0 и ZF = 0	если выше
JAE	CF = 0	если выше или равно
JB	CF = 1	если ниже
JBE	CF = 1 или ZF = 1	если ниже или равно
JC	CF = 1	если перенос
JE	ZF = 1	если равно
JZ	ZF = 1	если 0
JG	ZF = 0 и SF = OF	если больше
JGE	SF = OF	если больше или равно
JL	SF <> OF	если меньше
JLE	ZF=1 или SF <> OF	если меньше или равно
JNA	CF = 1 и ZF = 1	если не выше
JNAE	CF = 1	если не выше или равно
JNB	CF = 0	если не ниже
JNBE	CF=0 и ZF=0	если не ниже или равно
JNC	CF = 0	если нет переноса
JNE	ZF = 0	если не равно
JNG	ZF = 1 или SF <> OF	если не больше
JNGE	SF <> OF	если не больше или равно
JNL	SF = OF	если не меньше
JNLE	ZF=0 и SF=OF	если не меньше или равно
JNO	OF=0	если нет переполнения
JNP	PF = 0	если количество единичных битов результата нечетно (нечетный паритет)
JNS	SF = 0	если знак плюс (знаковый (старший) бит результата равен 0)
JNZ	ZF = 0	если нет нуля
JO	OF = 1	если переполнение
JP	PF = 1	если количество единичных битов результата четно (четный паритет)
JPE	PF = 1	то же, что и JP, то есть четный паритет
JPO	PF = 0	то же, что и JNP
JS	SF = 1	если знак минус (знаковый (старший) бит результата равен 1)
JZ	ZF = 1	если ноль

Логические условия "больше" и "меньше" относятся к сравнениям целочисленных значений со знаком, а "выше и "ниже" -- к сравнениям целочисленных значений без знака. Если внимательно посмотреть, то у многих команд можно заметить одинаковые значения флагов для перехода. Это объясняется наличием нескольких ситуаций, которые могут вызвать одинаковое состояние флагов. В этом случае с целью удобства ассемблер допускает несколько различных мнемонических обозначений одной и той же машинной команды условного перехода. Эти команды ассемблера по действию абсолютно равнозначны, так как это одна и та же машинная команда. Изначально в микропроцессоре i8086 команды условного перехода могли осуществлять только короткие переходы в пределах -128...+127 байт, считая от следующей команды.

Начиная с микропроцессора i386, эти команды уже могли выполнять любые переходы в пределах текущего сегмента команд. Это стало возможным за счет введения в систему команд микропроцессора дополнительных машинных команд. Для реализации межсегментных переходов необходимо комбинировать команды условного перехода и команду безусловного перехода jmp. При этом можно воспользоваться тем, что практически все команды условного перехода парные, то есть имеют команды, проверяющие обратные условия.

Применение jcxz/jecxz:

Команда	Состояние флагов в eflags/flags	Условие перехода
JCXZ	не влияет	если регистр CX=0
JECXZ	не влияет	если регистр ECX=0

Команду jcxz/jecxz удобно использовать со всеми командами, использующими регистр ecx/cx для своей работы. Это команды организации цикла и цепочечные команды. Очень важно отметить то, что команда jcxz/jecxz, в отличие от других команд перехода, может выполнять только близкие переходы в пределах -128...+127 байт, считая от следующей команды. Поэтому для нее особенно актуальна проблема передачи управления далее чем в указанном диапазоне. Для этого можно привлечь команду безусловного перехода jmp. Например, команду jcxz/jecxz можно использовать для предварительной проверки счетчика цикла в регистре cx для обхода цикла, если его счетчик нулевой.

JMP

(JuMP)

Переход безусловный

Схема команды:	jmp метка

Назначение: используется в программе для организации безусловного перехода как внутри текущего сегмента команд, так и за его пределы. При определенных условиях в защищенном режиме работы команда jmp может использоваться для переключения задач.

Алгоритм работы:

Команда jmp в зависимости от типа своего операнда изменяет содержимое либо только одного регистра eip, либо обоих регистров cs и eip:

· если операнд в команде jmp -- метка в текущем сегменте команд (a8, 16, 32), то ассемблер формирует машинную команду, операнд которой является значением со знаком, являющимся смещением перехода относительно следующей за jmp команды. При этом виде перехода изменяется только регистр eip/ip;

· если операнд в команде jmp -- символический идентификатор ячейки памяти (m16, 32, 48), то ассемблер предполагает, что в ней находится адрес, по которому необходимо передать управление. Этот адрес может быть трех видов:

o значением абсолютного смещения метки перехода относительно начала сегмента кода. Размер этого смещения может быть 16 или 32 бит в зависимости от режима адресации;

o дальним указателем на метку перехода в реальном и защищенном режимах, содержащим два компонента адреса -- сегментный и смещение. Размеры этих компонентов также зависят от установленного режима адресации (use16 или use32). Если текущим режимом является use16, то адрес сегмента и смещение занимают по 16 бит, причем смещение располагается в младшем слове двойного слова, отводимого под этот полный адрес метки перехода. Если текущим режимом является use32, то адрес сегмента и смещение занимают, соответственно, 16 и 32 бит, -- в младшем двойном слове находится смещение, в старшем -- адрес сегмента;

o адресом в одном из 16 или 32-разрядных регистров -- этот адрес представляет собой абсолютное смещение метки, на которую необходимо передать управление, относительно начала сегмента команд.

Состояние флагов после выполнения команды (за исключением случая переключения задач):



Применение:

Команду jmp применяют для осуществления ближних и дальних безусловных переходов без сохранения контекста точки перехода.

Объектный код (пять форматов):

Прямой переход внутри сегмента:

|11101001|disp-low|disp-high|

Прямой переход внутри сегмента (короткий):

|11101011|--disp--|

Косвенный переход внутри сегмента:

|11111111|mod100r/m|

Косвенный межсегментный переход:

|11111111|mod101r/m|

Прямой межсегментный переход:

|11101010|offset-low|offset-high|seg-low|seg-high|

LOOP

(LOOP control by register cx)

Управление циклом по cx

Схема команды:	loop метка

Назначение: организация цикла со счетчиком в регистре cx.

Алгоритм работы:

· выполнить декремент содержимого регистра ecx/cx;

· анализ регистра ecx/cx:

o если ecx/cx=0, передать управление следующей за loop команде;

o если ecx/cx=1, передать управление команде, метка которой указана в качестве операнда loop.

Состояние флагов после выполнения команды:



Применение:

Команду loop применяют для организации цикла со счетчиком. Количество повторений цикла задается значением в регистре ecx/cx перед входом в последовательность команд, составляющих тело цикла.

Объектный код: у11100010у--disp--у

MOV

(MOVe operand)

Пересылка операнда(1- применение)

Схема команды:	mov приемник,источник

Назначение: пересылка данных между регистрами или регистрами и памятью.

Алгоритм работы:

копирование второго операнда в первый операнд.

Состояние флагов после выполнения команды:

выполнение команды не влияет на флаги

Применение:

Команда mov применяется для различного рода пересылок данных, при этом, несмотря на всю простоту этого действия, необходимо помнить о некоторых ограничениях и особенностях выполнения данной операции:

· направление пересылки в команде mov всегда справа налево, то есть из второго операнда в первый;

· значение второго операнда не изменяется;

· оба операнда не могут быть из памяти (при необходимости можно использовать цепочечную команду movs);

· лишь один из операндов может быть сегментным регистром;

· желательно использовать в качестве одного из операндов регистр al/ax/eax, так как в этом случае TASM генерирует более быструю форму команды mov.

Объектный код (семь форматов):

Регистр/память в/из регистр:

|100010dw|modregr/m|

Непосредственное значение в регистр/память:

|1100011w|mod000r/m|--data--|data если w=1|

Непосредственное значение в регистр:

|1011wreg|--data--|data если w=1|

Память в регистр AX (AL):

|1010000w|addr-low|addr-high|

Регистр AX (AL) в память:

|1010001w|addr-low|addr-high|

Регистр/память в сегментный регистр:

|10001110|mod0sgr/m| (sg - сегментный регистр)

Сегментный регистр в регистр/память:

|10001100|mod0sgr/m| (sg - сегментный регистр)

MOV

(MOVe operand to/from system registers)

Пересылка операнда в (или из них) системные регистры (2-применение)

Схема команды:	mov приемник,источник

Назначение: пересылка данных между регистрами или регистрами и памятью.

Алгоритм работы:

копирование второго операнда в первый.

Состояние флагов после выполнения команды:

11	07	06	04	02	00
OF	SF	ZF	AF	PF	CF
r	r	r	r	r	r

Применение:

Команда mov применяется для обмена данными между системными регистрами. Это одна из немногих возможностей доступа к содержимому этих регистров. Данную команду можно использовать только на нулевом уровне привилегий либо в реальном режиме работы микропроцессора.

MOVS/MOVSB/MOVSW/MOVSD

(MOVe String Byte/Word/Double word)

Пересылка строк байтов/слов/двойных слов

Схема команды:	movs приемник,источник movsb movsw movsd

Назначение: пересылка элементов двух последовательностей (цепочек) в памяти.

Алгоритм работы:

· выполнить копирование байта, слова или двойного слова из операнда источника в операнд приемник, при этом адреса элементов предварительно должны быть загружены:

o адрес источника -- в пару регистров ds:esi/si (ds по умолчанию, допускается замена сегмента);

o адрес приемника -- в пару регистров es:edi/di (замена сегмента не допускается);

· в зависимости от состояния флага df изменить значение регистров esi/si и edi/di:

o если df=0, то увеличить содержимое этих регистров на длину структурного элемента последовательности;

o если df=1, то уменьшить содержимое этих регистров на длину структурного элемента последовательности;

· если есть префикс повторения, то выполнить определяемые им действия (см. команду rep).

Состояние флагов после выполнения команды:

выполнение команды не влияет на флаги

Применение:

Команды пересылают элемент из одной ячейки памяти в другую. Размеры пересылаемых элементов зависят от применяемой команды. Команда movs может работать с элементами размером в байт, слово, двойное слово. В качестве операндов в команде указываются идентификаторы последовательностей этих элементов в памяти. Реально эти идентификаторы используются лишь для получения типов элементов последовательностей, а их адреса должны быть предварительно загружены в указанные выше пары регистров. Транслятор, обработав команду movs и выяснив тип операндов, генерирует одну из машинных команд movsb, movsw или movsd. Машинного аналога для команды movs нет. Для адресации операнда приемник обязательно должен использоваться регистр es. Для того чтобы эти команды можно было использовать для пересылки последовательности элементов, имеющих размерность байт, слово, двойное слово, необходимо использовать префикс rep. Префикс rep заставляет циклически выполняться команды пересылки до тех пор, пока содержимое регистра ecx/cx не станет равным нулю.

MUL

(MULtiply)

Умножение целочисленное без учета знака

Схема команды:	mul множитель_1

Назначение: операция умножения двух целых чисел без учета знака.

Алгоритм работы:

Команда выполняет умножение двух операндов без учета знаков. Алгоритм зависит от формата операнда команды и требует явного указания местоположения только одного сомножителя, который может быть расположен в памяти или в регистре. Местоположение второго сомножителя фиксировано и зависит от размера первого сомножителя:

· если операнд, указанный в команде -- байт, то второй сомножитель должен располагаться в al;

· если операнд, указанный в команде -- слово, то второй сомножитель должен располагаться в ax;

· если операнд, указанный в команде -- двойное слово, то второй сомножитель должен располагаться в eax.

Результат умножения помещается также в фиксированное место, определяемое размером сомножителей:

· при умножении байтов результат помещается в ax;

· при умножении слов результат помещается в пару dx:ax;

· при умножении двойных слов результат помещается в пару edx:eax.

Состояние флагов после выполнения команды (если старшая половина результата нулевая):



Состояние флагов после выполнения команды (если старшая половина результата ненулевая):

11	07	06	04	02	00
OF	SF	ZF	AF	PF	CF
1	?	?	?	?	1

Применение:

Команда mul выполняет целочисленное умножение операндов без учета их знаковых разрядов. Для этой операции необходимо наличие двух операндов-сомножителей, размещение одного из которых фиксировано, а другого задается операндом в команде. Контролировать размер результата удобно используя флаги cf и of.

Объектный код: |1111011w|mod100r/m|

PUSH

(PUSH operand onto stack)

Размеще...